本實(shí)用新型涉及一種天然氣加氣拖車(chē)總成，屬于天然氣應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種帶氣瓶循環(huán)交替控制系統(tǒng)的無(wú)動(dòng)力壓縮天然氣拖車(chē)總成。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境的治理，為防止大氣污染，治理燃油汽車(chē)尾氣已迫在眉睫，電動(dòng)汽車(chē)和燃?xì)馄?chē)將逐漸取代燃油汽車(chē)。目前各大主要城市公交系統(tǒng)，已逐漸采用天然氣取代燃油作為汽車(chē)的主要?jiǎng)恿υ矗鞯氐奶烊粴饧託庹窘ㄔO(shè)將蓬勃發(fā)展。
目前國(guó)內(nèi)外普遍應(yīng)用的天然氣汽車(chē)加氣站分兩類：1）由管道輸送系統(tǒng)（管網(wǎng)）取用天然氣，經(jīng)壓縮后就地銷售的加氣站稱為標(biāo)準(zhǔn)站；2）由管道取用天然氣，以多臺(tái)大型設(shè)備集中壓縮，以高壓容器運(yùn)輸至異地分散銷售的加氣站群稱為母子站系統(tǒng)。
現(xiàn)有普通子站工藝、設(shè)備與原理：1）運(yùn)輸壓縮天然氣的容器：目前國(guó)內(nèi)外普遍采用符合DOT標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)輸車(chē)。8只Φ559×10975的鋼瓶及管道閥門(mén)組成40英尺（折合12.192m）標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，容積8×2.25=18m3，最高工作壓力20Mpa，裝載于標(biāo)準(zhǔn)半掛車(chē)（底盤(pán)）上。運(yùn)輸車(chē)停靠于子站提供氣源。運(yùn)輸車(chē)的容器鋼瓶全部并聯(lián)為一組，共用一個(gè)進(jìn)出口，在運(yùn)輸車(chē)對(duì)外供氣時(shí)每只鋼瓶的氣壓同步下降。2）由于鋼制容器的容積不可改變，運(yùn)輸車(chē)向受氣車(chē)輛供氣后鋼瓶?jī)?nèi)氣壓下降。為了在運(yùn)輸車(chē)氣壓不斷下降的同時(shí)保證受氣車(chē)輛氣瓶壓力達(dá)到20Mpa。子站的站用儲(chǔ)氣瓶組由最高工作壓力25Mpa的高壓儲(chǔ)氣瓶與相同耐壓等級(jí)的中壓儲(chǔ)氣瓶組成，這種先低壓后中壓再高壓分三次向受氣車(chē)輛供氣的方法稱為三線順序加氣方式，可提高氣瓶取氣率和壓縮機(jī)工作效率。
3）由運(yùn)輸車(chē)取氣，補(bǔ)充站用儲(chǔ)氣瓶組氣壓的設(shè)備是子站壓縮機(jī)。子站壓縮機(jī)是專用設(shè)備，可自動(dòng)順序補(bǔ)充瓶組壓力。其設(shè)備復(fù)雜、造價(jià)昂貴。由于氣體的可壓縮性和壓縮熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓縮能的效率不高、動(dòng)力消耗較大，這是子站運(yùn)行成本最高的部分。
4）卸氣柱、售氣機(jī)：卸氣柱是連接運(yùn)輸壓縮天然氣的運(yùn)輸車(chē)與壓縮機(jī)的專用設(shè)備，由接頭、軟管、閥門(mén)組成。所有的卸氣柱都只有一條管路，對(duì)應(yīng)運(yùn)輸車(chē)匯氣排的唯一接口；售氣機(jī)是電腦自動(dòng)控制進(jìn)行計(jì)量和三線自動(dòng)售氣的設(shè)備，有三條管路分別連接高、中、低壓儲(chǔ)氣瓶。
國(guó)內(nèi)企業(yè)由美國(guó)引進(jìn)的液壓子站專利技術(shù)概述：
1）該技術(shù)的核心是利用液壓的不可壓縮性，以機(jī)械效率較高動(dòng)力消耗較小的柱塞式油泵，將專利技術(shù)的液體注入車(chē)載容器中，避免輸出氣體時(shí)容器壓力下降，實(shí)現(xiàn)無(wú)站用儲(chǔ)氣瓶組無(wú)壓縮機(jī)的售氣過(guò)程。
2）為保證受氣車(chē)輛氣瓶壓力達(dá)到20Mpa，車(chē)載容器改用更高壓力的長(zhǎng)管容器：符合DOT標(biāo)準(zhǔn)的15只Φ406×10975的鋼瓶組成40英尺（折合12.192m）集裝箱，其工作壓力25Mpa，造價(jià)比20Mpa的容器高。該技術(shù)的車(chē)載容器共用一個(gè)進(jìn)口充氣，所有鋼瓶統(tǒng)一壓力。為了節(jié)省專利技術(shù)的液體，每只鋼瓶設(shè)有一只氣體出口氣動(dòng)閥門(mén)，兩只液體進(jìn)出氣動(dòng)閥門(mén)可輪流排出一只鋼瓶的天然氣，容器組的接管和氣動(dòng)閥門(mén)系統(tǒng)復(fù)雜投資較大，這種容器組組裝的專用運(yùn)輸車(chē)價(jià)格高于普通運(yùn)輸車(chē)50%以上。同時(shí)專用的進(jìn)出口柱塞式油泵和控制油泵、容器組氣動(dòng)閥門(mén)的控制柜價(jià)格超過(guò)子站壓縮機(jī)。
3）該技術(shù)與現(xiàn)有普通子站技術(shù)相比，略微縮減了子站設(shè)備總投資和占地；油泵較壓縮機(jī)簡(jiǎn)單、維護(hù)保養(yǎng)相對(duì)容易；運(yùn)行成本明顯降低；相對(duì)現(xiàn)有普通子站技術(shù)有明顯優(yōu)勢(shì)。
無(wú)論是現(xiàn)有普通子站還是引進(jìn)的美國(guó)的液壓子站，都存在建設(shè)投資成本高、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試、工程復(fù)雜、現(xiàn)場(chǎng)工作量大、建設(shè)周期長(zhǎng)、占地面積大、可靠性和自動(dòng)化程度低、噪音大的技術(shù)問(wèn)題，已不符合當(dāng)前形勢(shì)下的建站要求。尤其是普通子站的動(dòng)力消耗高、維護(hù)繁瑣且困難、維護(hù)費(fèi)用高，液壓子站雖然運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)低，但仍需要每年數(shù)十萬(wàn)甚至百萬(wàn)。高昂的成本使壓縮天然氣價(jià)格長(zhǎng)期居高不下，制約了這一清潔能源的推廣應(yīng)用。
近年來(lái)，為減少建站投資成本，國(guó)內(nèi)CNG加氣子站是利用20MPa或25MPa壓縮天然氣車(chē)與受氣車(chē)的自然壓差為受氣車(chē)加氣。這種加氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是：在運(yùn)輸車(chē)上設(shè)置多個(gè)獨(dú)立供氣的容器組，每組容器各自通過(guò)管道和閥門(mén)連接成一個(gè)出口。其為受氣車(chē)充氣的方式有兩種：方式一，卸氣柱配有與容器組個(gè)數(shù)相同的卸氣接口，首先將各組容器的出口與卸氣柱的卸氣接口連接，售氣機(jī)按照各組容器提供的氣體壓力大小，以先低壓后中壓再高壓的順序自動(dòng)從各容器組取氣，為受氣車(chē)充氣，直至高壓容器組的氣壓與受氣車(chē)氣壓接近平衡，結(jié)束本單車(chē)供氣并連接下輛單車(chē)。這種加氣方式雖然減小了占地面積，降低了設(shè)備投資成本和后期維護(hù)費(fèi)用，但其充裝效率太低，取氣率僅能達(dá)到60%左右，容器組完成重裝時(shí)剩余氣體比例太高，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效率并不理想。
方式二，在方式一的基礎(chǔ)上采用雙車(chē)連用的方式，其第一階段供氣作業(yè)方式與方式一相同，第二階段供氣作業(yè)是在第一輛單車(chē)的高壓容器組的氣壓與受氣車(chē)氣壓接近平衡后開(kāi)始，放棄第一輛單車(chē)的低壓容器組，將卸氣柱的卸氣接頭按照由高到低分別接第二車(chē)的低壓容器組、第一輛車(chē)的高壓容器組和第一輛車(chē)的中壓容器組，直至第二車(chē)的低壓容器組氣壓與受氣車(chē)接近平衡。以此類推，直至第一輛單車(chē)的高壓容器組氣壓降至5MPa，第一輛車(chē)返回母站充氣，第二車(chē)作為單車(chē)回到第一階段供氣作業(yè)。這種加氣方式縮短了第一輛單車(chē)返回母站充氣的時(shí)間，因此需要將原來(lái)兩輛單車(chē)能完成的充裝任務(wù)擴(kuò)展到三輛車(chē)，增加了單車(chē)的投資成本。方式二雖然較第一種方式提高了充裝效率，但是其投資成本也相對(duì)較高，且充裝時(shí)要頻繁更換管路對(duì)接，操作太繁瑣，存在安全隱患，并不利于天然氣加氣站的普及。
綜上所述，這種無(wú)動(dòng)力加氣站模式上雖然已得到部分用戶的認(rèn)可，減少了設(shè)備和維護(hù)成本，但仍然存在一些無(wú)法克服的缺陷導(dǎo)致這種加氣站的市場(chǎng)反映效果不理想。因此，如何通過(guò)對(duì)無(wú)動(dòng)力加氣站充裝效率和速度的提高，從而將無(wú)動(dòng)力加氣站從原理性階段推廣到能夠產(chǎn)生更大經(jīng)濟(jì)效益的市場(chǎng)化階段，是目前無(wú)動(dòng)力加氣站亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型為解決目前無(wú)動(dòng)力加氣站由于充裝效率低和速度慢的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種帶循環(huán)交替控制系統(tǒng)的無(wú)動(dòng)力壓縮天然氣拖車(chē)總成，通過(guò)對(duì)單個(gè)獨(dú)立氣瓶的閥門(mén)進(jìn)行啟閉調(diào)控以及對(duì)管路閥門(mén)的調(diào)控，增加了氣瓶的組合次數(shù)，氣瓶利用率提高，提高了充裝速率，并減少單車(chē)充裝時(shí)間，為單車(chē)去母站充氣爭(zhēng)取更多的時(shí)間。
本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：
一種無(wú)動(dòng)力壓縮天然氣拖車(chē)總成，包括拖車(chē)、固定在拖車(chē)走行裝置上的集裝箱及集裝箱內(nèi)的氣瓶，其特征在于：集裝箱內(nèi)還包括連接在氣瓶的進(jìn)出氣口與加氣機(jī)之間的互通式可控閥門(mén)管路系統(tǒng)及閥門(mén)管控模塊，所述互通式可控閥門(mén)管路系統(tǒng)包括N（3≤N≤5）個(gè)分別連接加氣機(jī)管路的匯氣管，且每組匯氣管上均連接有至少一個(gè)截止閥、壓力監(jiān)測(cè)裝置和M（2≤M≤4）個(gè)氣瓶，氣瓶的進(jìn)出氣口均借助氣動(dòng)閥與各自匯氣管連接，相鄰匯氣管之間借助旁通閥連接；閥門(mén)管控模塊根據(jù)各個(gè)管路上的壓力監(jiān)測(cè)裝置反饋的壓力信號(hào)，控制相應(yīng)氣動(dòng)閥的啟閉以切斷或接入氣瓶，以及控制相應(yīng)旁通閥和截止閥的啟閉，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立氣瓶與相應(yīng)匯氣管的連通。
本實(shí)用新型中的氣瓶根部安裝氣動(dòng)閥，同時(shí)在相鄰匯氣管之間設(shè)置帶有旁通閥的旁通管。閥門(mén)管控模塊根據(jù)采集的各個(gè)匯氣管上的壓力信號(hào)，啟閉相應(yīng)氣瓶的氣動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣瓶的獨(dú)立控制和工作瓶組的循環(huán)交替重組；通過(guò)對(duì)旁通閥的啟閉控制實(shí)現(xiàn)選定氣瓶與對(duì)應(yīng)匯氣管路的連通；通過(guò)對(duì)匯氣管路上截止閥按由低壓至高壓充氣的順序進(jìn)行啟閉控制，實(shí)現(xiàn)選定氣瓶依由低壓至高壓的順序?yàn)槭軞廛?chē)供氣。本實(shí)用新型系統(tǒng)通過(guò)采用上述技術(shù)方案，增加了氣瓶的組合次數(shù)，使得氣瓶利用率大大提高，提高了充裝效率，減少單車(chē)充裝時(shí)間，為單車(chē)去母站充氣爭(zhēng)取了更多的時(shí)間。
進(jìn)一步的，所述高壓氣瓶集裝箱總成是25MPa纏繞瓶管束式集裝箱總成，高壓氣瓶是25MPa纏繞式高壓氣瓶。25MPa纏繞瓶管束式集裝箱具有壓力高、容積大的特點(diǎn)，能夠解決壓差小、充裝速度慢等不利因素，提高經(jīng)濟(jì)效益。
進(jìn)一步的，所述匯氣管設(shè)有4組，即N等于4，包括低、次中、中、高壓管，每個(gè)匯氣管上均設(shè)有3個(gè)高壓氣瓶，即M等于3。氣瓶在集裝箱內(nèi)的安裝設(shè)置，平均分配成四組最合理，每組設(shè)有三個(gè)高壓氣瓶，每組氣瓶設(shè)有一根匯氣管，且通過(guò)各自的連接管與匯氣管連接。
進(jìn)一步的，所述壓力監(jiān)測(cè)裝置是壓力變送器。
一種無(wú)動(dòng)力壓縮天然氣拖車(chē)總成的控制方法，基于具有互通式可控閥門(mén)管路系統(tǒng)的高壓氣瓶集裝箱，借助各個(gè)匯氣管上的壓力狀態(tài)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)匯氣管上連接的獨(dú)立氣瓶的閥門(mén)啟閉調(diào)控以及獨(dú)立氣瓶與各個(gè)匯氣管的切換連接，所述方法中還包括設(shè)置有獨(dú)立氣瓶循環(huán)交替切換順序表以及壓力切換閾值的專用存儲(chǔ)器，所述控制方法的具體步驟包括：
a．管路連接：將各個(gè)匯氣管分別與加氣機(jī)相應(yīng)的卸氣管管連接；
b．供氣：加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序每次開(kāi)啟一個(gè)獨(dú)立氣瓶向受氣車(chē)供氣，直至低壓或高壓卸氣管中氣壓小于壓力切換閾值；
c．閥門(mén)啟閉調(diào)控、氣瓶和管路重組：放棄加氣機(jī)的低壓卸氣管上連通的低壓氣瓶，啟用一個(gè)未使用的新氣瓶，并以低壓卸氣管接原中壓卸氣管上連接的中壓氣瓶、中壓卸氣管接原高壓卸氣管上連接的高壓氣瓶、高壓卸氣管接新高壓氣瓶為原則啟閉相應(yīng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)重組獨(dú)立氣瓶與加氣機(jī)的對(duì)應(yīng)卸氣管的切換連接；
d．繼續(xù)供氣：加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次向受氣車(chē)供氣，直至低壓或高壓卸氣管中氣壓小于壓力切換閾值；
e．重復(fù)步驟c~d，直至新高壓氣瓶全部參與供氣。
拖車(chē)總成向受氣車(chē)供氣的原理是：匯氣管的數(shù)量與氣瓶分組數(shù)量以及所采用的加氣機(jī)的加氣管路數(shù)量相同，以氣瓶分成四組為例，匯氣管及加氣機(jī)的加氣管路數(shù)量分別為四路，加氣機(jī)的加氣管路分別為低壓、次中壓、中壓、高壓管，且連接相應(yīng)的匯氣管，例如，低壓匯氣管接加氣機(jī)的低壓管，高壓匯氣管接加氣機(jī)的高壓管。在為受氣車(chē)進(jìn)行供氣時(shí)，加氣機(jī)按照定義的由低壓至高壓的順序開(kāi)啟加氣槍，相應(yīng)的開(kāi)啟匯氣管路上連通的獨(dú)立氣瓶。
本實(shí)用新型中技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)包括三部分：
第一部分：互通式可控閥門(mén)管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型中的氣瓶根部安裝氣動(dòng)閥，同時(shí)在相鄰匯氣管之間設(shè)置帶有旁通閥的旁通管。閥門(mén)管控模塊根據(jù)采集的各個(gè)匯氣管上的壓力信號(hào)，啟閉相應(yīng)氣瓶的氣動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣瓶的獨(dú)立控制和工作瓶組的循環(huán)交替重組；通過(guò)對(duì)旁通閥的啟閉控制實(shí)現(xiàn)選定氣瓶與對(duì)應(yīng)匯氣管路的連通；通過(guò)對(duì)匯氣管路上截止閥按由低壓至高壓充氣的順序進(jìn)行啟閉控制，實(shí)現(xiàn)選定氣瓶按照由低壓至高壓的順序?yàn)槭軞廛?chē)供氣。本實(shí)用新型系統(tǒng)通過(guò)采用上述技術(shù)方案，增加了氣瓶的組合次數(shù)，使得氣瓶利用率大大提高，提高了充裝效率，減少單車(chē)充裝時(shí)間，為單車(chē)去母站充氣爭(zhēng)取了更多的時(shí)間。
第二部分：閥門(mén)管控模塊的設(shè)計(jì)。閥門(mén)管控模塊中設(shè)置有獨(dú)立氣瓶循環(huán)交替切換順序表以及壓力切換閾值的專用存儲(chǔ)器。
在連接好管路后，其首次充裝時(shí)啟動(dòng)每組匯氣管上一個(gè)獨(dú)立氣瓶。在首次重裝時(shí)，所有氣瓶的壓力是相同或相近的，因此，當(dāng)加氣機(jī)按照其預(yù)先設(shè)定的由低壓至高壓的管路順序由各個(gè)獨(dú)立氣瓶取氣時(shí)，其低壓管路上連接的氣瓶是用度最快的。因此壓力切換閾值的設(shè)計(jì)中包括低壓匯氣管的氣壓≤5~7MPa，出租車(chē)氣瓶氣壓小于1MPa時(shí)就需要充氣，而低壓匯氣管連接的氣瓶壓力≤5~7MPa時(shí)，已經(jīng)接近出租車(chē)氣瓶氣壓，其充裝速率會(huì)大大降低，因此需要放棄低壓匯氣管上連通的氣瓶，引進(jìn)新氣瓶，進(jìn)行一次氣瓶重組和重新排序；汽車(chē)氣瓶的最大氣壓接近20MPa，因此，當(dāng)高壓匯氣管上連接的氣瓶壓力與受氣車(chē)最大氣壓接近時(shí)，很難再為受氣車(chē)?yán)^續(xù)加氣，此時(shí)也需要放棄低壓匯氣管上連通的氣瓶，引進(jìn)新氣瓶，進(jìn)行一次氣瓶重組和重新排序，因此壓力切換閾值的設(shè)計(jì)中也包括高壓匯氣管的氣壓≤19~21MPa。
獨(dú)立氣瓶循環(huán)交替切換順序表的設(shè)計(jì)原則：放棄低壓匯氣管上連通的低壓氣瓶、切換連接原中壓匯氣管上連通的中壓氣瓶，中壓匯氣管切換連接原高壓匯氣管上連通的高壓氣瓶，高壓匯氣管切換連接新引入的獨(dú)立氣瓶。只要保證上述原則，新引入氣瓶可以是連接在任意匯氣管上的。
第三部分：時(shí)序控制方法。當(dāng)每次充裝低于閾值時(shí)，按照上述原則對(duì)氣瓶進(jìn)行一次重組和切換排序。
采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，對(duì)單個(gè)氣瓶進(jìn)行單獨(dú)控制，相當(dāng)于增加了分組的數(shù)量，其有益效果包括：1）加氣速度大大提高，縮短了整車(chē)的卸氣時(shí)間。例如，在氣瓶參數(shù)及數(shù)量相同的情況下，現(xiàn)有無(wú)動(dòng)力加氣站，原來(lái)為300輛出租車(chē)加氣需要的時(shí)間是10小時(shí)，但采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案僅需要6個(gè)小時(shí)就能實(shí)現(xiàn)，大大縮短了整車(chē)的卸氣時(shí)間，這樣為拖車(chē)去母站加氣爭(zhēng)取了更多的時(shí)間。 2）增加氣瓶組合次數(shù)，單氣瓶利用率提高，原來(lái)是一組氣瓶≤5~6MPa才調(diào)整，現(xiàn)在單個(gè)氣瓶≤5~6MPa就可以進(jìn)行調(diào)整，大大提高了充裝速率。
進(jìn)一步的，所述加氣機(jī)是四線加氣機(jī)，匯氣管與加氣機(jī)的管路個(gè)數(shù)相同，均為4路。
進(jìn)一步的，所述壓力切換閾值中包括低壓匯氣管的氣壓≤5~7MPa、高壓匯氣管的氣壓≤19~20MPa。
進(jìn)一步的，所述低壓匯氣管的壓力切換閾值優(yōu)先設(shè)置為≤6MPa或7MPa，高壓匯氣管的壓力切換閾值優(yōu)先設(shè)置為≤20MPa。
所述步驟b中，加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟每路匯氣管上一個(gè)獨(dú)立氣瓶向受氣車(chē)供氣。
進(jìn)一步的，所述獨(dú)立氣瓶循環(huán)交替切換順序表的切換原則是：放棄低壓匯氣管上的氣瓶，啟用連接在該被放棄氣瓶所在匯氣管上的一個(gè)未使用的新氣瓶，且按照低壓匯氣管接原中壓氣瓶、中壓匯氣管接原高壓氣瓶、高壓匯氣管接新氣瓶的原則啟閉相應(yīng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立氣瓶與各個(gè)匯氣管的切換連接。在切換原則中限定了新引入氣瓶的啟用順序：由被放棄低壓氣瓶所在匯氣管上取用一個(gè)未使用的新氣瓶。這樣既便于維護(hù)和管理，又能最大程度上減少閥門(mén)和管路的控制和使用。
例如，本實(shí)用新型采用分為四組、每組三個(gè)氣瓶的集裝箱，將氣瓶組按照A、B、C、D編號(hào)，每組獨(dú)立氣瓶依順序編號(hào)，分別為A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3、D1、D2、D3，按照上述切換原則，其切換順序表如下表1。
表1：
通過(guò)上述表格可以更加明確的看出，現(xiàn)有技術(shù)是當(dāng)一組（三只氣瓶）壓力達(dá)到6MPa時(shí)，就需要吧一根軟管切換至另外一輛拖車(chē)上，而本實(shí)用新型當(dāng)9支氣瓶壓力達(dá)到6MP時(shí)，才需要切換至另外一輛拖車(chē)上，大大縮短了備用拖車(chē)的使用時(shí)間，為拖車(chē)去母站加氣爭(zhēng)取了更多的時(shí)間，充裝速率也大大提高。
綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果顯著：1）氣瓶安裝根部氣動(dòng)閥，可以通過(guò)控制箱和加氣站上的工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，代替手動(dòng)開(kāi)閉閥門(mén)；2）現(xiàn)有技術(shù)中，一個(gè)單車(chē)給300輛出租車(chē)加氣需要10小時(shí)，采用本實(shí)用新型互通式可控管路系統(tǒng)及控制方法為受氣車(chē)供氣，僅僅需要不超過(guò)6個(gè)小時(shí)的時(shí)間，加氣速度大大提高，縮短了整車(chē)的卸氣時(shí)間。3）現(xiàn)有技術(shù)是一組（三只氣瓶）壓力達(dá)到6MPa時(shí)，就需要把一根軟管切換至另外一輛拖車(chē)上，現(xiàn)在是9只氣瓶壓力達(dá)到6MPa時(shí)，才需要切換至另外一輛拖車(chē)上，因此縮短站上同時(shí)停放兩輛拖車(chē)的時(shí)間，為拖車(chē)去母站加氣爭(zhēng)取了更多時(shí)間。
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型中互通式可控閥門(mén)管路系統(tǒng)圖。
附圖中，G-01~G-04分別代表低、次中、中、高壓匯氣管；V2-05~ V2-08分別代表截止閥；A1~A3、B1~B3、C1~C3、D1~D3分別代表四組氣瓶；PT1~PT4分別代表壓力表；V2-09~ V2-011分別代表旁通閥。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種無(wú)動(dòng)力壓縮天然氣拖車(chē)總成，包括拖車(chē)、固定在拖車(chē)走行裝置上的集裝箱及集裝箱內(nèi)的氣瓶，關(guān)鍵在于：集裝箱內(nèi)還包括連接在氣瓶的進(jìn)出氣口與加氣機(jī)之間的互通式可控閥門(mén)管路系統(tǒng)及閥門(mén)管控模塊，所述互通式可控閥門(mén)管路系統(tǒng)包括N（3≤N≤5）組分別連接加氣機(jī)管路的匯氣管，且每組匯氣管上均連接有至少一個(gè)截止閥、壓力監(jiān)測(cè)裝置和M（2≤M≤4）個(gè)氣瓶，氣瓶的進(jìn)出氣口均借助氣動(dòng)閥與各自匯氣管連接，相鄰匯氣管之間借助旁通閥連接；所述壓力監(jiān)測(cè)裝置、氣動(dòng)閥、旁通閥以及截止閥與閥門(mén)管控模塊相連。
上述集裝箱是25MPa纏繞瓶管束式集裝箱總成，氣瓶是25MPa纏繞式高壓氣瓶。
上述匯氣管設(shè)有4組，即N等于4，包括低、次中、中、高壓管，每個(gè)匯氣管上均設(shè)有3個(gè)高壓氣瓶，即M等于3。
上述壓力監(jiān)測(cè)裝置是壓力變送器。
圖1是本實(shí)用新型中互通式可控閥門(mén)管路系統(tǒng)圖，系統(tǒng)中包括：
1）低、次中、中、高壓匯氣管G-01~G-04；
2）分別設(shè)置在各個(gè)匯氣管上的截止閥V2-05~ V2-08和壓力表PT1~PT4；
3）四組分別連接在各自匯氣管上的氣瓶組A、B、C、D，每個(gè)氣瓶組設(shè)有三個(gè)獨(dú)立氣瓶，且分別借助瓶口的氣動(dòng)閥與各自匯氣管連接，將各個(gè)匯氣管上直接連接的氣瓶按照匯氣管排序分別定義為：低壓管連氣瓶A1~A3、次中壓管連氣瓶B1~B3、中壓管連氣瓶C1~C3、高壓管連氣瓶D1~D3；
4）分別設(shè)置在相鄰匯氣管之間的旁通閥V2-09~ V2-011。
以上四組壓力表PT1~PT4均與閥門(mén)管控模塊的信號(hào)輸入端連接，所述截止閥V2-05~ V2-08、旁通閥V2-09~ V2-011以及氣動(dòng)閥的受控端均與閥門(mén)管控模塊的控制端連接。
本實(shí)用新型控制方法的一個(gè)具體實(shí)施例，采用上述圖1所示互通式可控閥門(mén)管路系統(tǒng)，在閥門(mén)管控模塊中設(shè)置存儲(chǔ)有獨(dú)立氣瓶循環(huán)交替切換順序表以及壓力切換閾值的專用存儲(chǔ)器，其中，壓力切換閾值包括低壓匯氣管氣壓≤6MPa、高壓匯氣管氣壓≤20MPa，獨(dú)立氣瓶循環(huán)交替切換順序表，如下表1。
表1：
具體加氣控制步驟包括：
A．管路連接：將第一輛拖車(chē)總成的各個(gè)匯氣管通過(guò)三通可控閥門(mén)管路分別與加氣機(jī)的卸氣接管連接；
B．首次供氣：按照匯氣管預(yù)先設(shè)置的由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟每組匯氣管上直接連接的第一個(gè)獨(dú)立氣瓶A1、B1、C1、D1向受氣車(chē)供氣，直至氣瓶A1氣壓≤6MPa或氣瓶D1氣壓≤20MPa；
C．第二階段供氣：放棄低壓匯氣管G-01上連接的氣瓶A1，且低壓匯氣管G-01連通氣瓶B1、次中壓匯氣管G-02連通氣瓶C1、中壓匯氣管G-03連通氣瓶D1、高壓匯氣管G-04連通氣瓶A2，氣瓶A2為所放棄氣瓶A1所在瓶組第二個(gè)獨(dú)立氣瓶；加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟氣瓶B1、C1、D1、 A2向受氣車(chē)供氣，直至氣瓶B1氣壓≤6MPa或氣瓶A2氣壓≤20MPa；
D．第三階段供氣：放棄低壓匯氣管G-01上連接的氣瓶B1，且低壓匯氣管G-01連通氣瓶C1、次中壓匯氣管G-02連通氣瓶D1、中壓匯氣管G-03連通氣瓶A2、高壓匯氣管G-04連通氣瓶B2，氣瓶B2為所放棄氣瓶B1所在瓶組第二個(gè)獨(dú)立氣瓶；加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟氣瓶C1、D1、 A2、 B2向受氣車(chē)供氣，直至氣瓶C1氣壓≤6MPa或氣瓶B2氣壓≤20MPa；
E．第四階段供氣：放棄低壓匯氣管G-01上連接的氣瓶C1，且低壓匯氣管G-01連通氣瓶D1、次中壓匯氣管G-02連通氣瓶A2、中壓匯氣管G-03連通氣瓶B2、高壓匯氣管G-04連通氣瓶C2，氣瓶C2為所放棄氣瓶C1所在瓶組第二個(gè)獨(dú)立氣瓶；加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟氣瓶D1、 A2、 B2、 C2向受氣車(chē)供氣，直至氣瓶D1氣壓≤6MPa或氣瓶C2氣壓≤20MPa；
F．第五階段供氣：放棄低壓匯氣管G-01上連接的氣瓶D1，且低壓匯氣管G-01連通氣瓶A2、次中壓匯氣管G-02連通氣瓶B2、中壓匯氣管G-03連通氣瓶C2、高壓匯氣管G-04連通氣瓶D2，氣瓶D2為所放棄氣瓶D1所在瓶組第二個(gè)獨(dú)立氣瓶；加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟氣瓶A2、 B2、 C2 、D2向受氣車(chē)供氣，直至氣瓶A2氣壓≤6MPa或氣瓶D2氣壓≤20MPa；
G．第六階段供氣：放棄低壓匯氣管G-01上連接的氣瓶A2，且低壓匯氣管G-01連通氣瓶B2、次中壓匯氣管G-02連通氣瓶C2、中壓匯氣管G-03連通氣瓶D2、高壓匯氣管G-04連通氣瓶A3，氣瓶A3為所放棄氣瓶A2所在瓶組第三個(gè)獨(dú)立氣瓶；加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟氣瓶B2、 C2 、D2 、A3向受氣車(chē)供氣，直至氣瓶B2氣壓≤6MPa或氣瓶A3氣壓≤20MPa；
H．第七階段供氣：放棄低壓匯氣管G-01上連接的氣瓶B2，且低壓匯氣管G-01連通氣瓶C2、次中壓匯氣管G-02連通氣瓶D2、中壓匯氣管G-03連通氣瓶A3、高壓匯氣管G-04連通氣瓶B3，氣瓶B3為所放棄氣瓶B2所在瓶組第三個(gè)獨(dú)立氣瓶；加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟氣瓶C2、D2、A3、B3向受氣車(chē)供氣，直至氣瓶C2氣壓≤6MPa或氣瓶B3氣壓≤20MPa；
I．第八階段供氣：放棄低壓匯氣管G-01上連接的氣瓶C2，且低壓匯氣管G-01連通氣瓶D2、次中壓匯氣管G-02連通氣瓶A3、中壓匯氣管G-03連通氣瓶B3、高壓匯氣管G-04連通氣瓶C3，氣瓶C3為所放棄氣瓶C2所在瓶組第三個(gè)獨(dú)立氣瓶；加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟氣瓶D2、A3、B3 、C3向受氣車(chē)供氣，直至氣瓶D2氣壓≤6MPa或氣瓶C3氣壓≤20MPa；
J．第九階段供氣：放棄低壓匯氣管G-01上連接的氣瓶D2，且低壓匯氣管G-01連通氣瓶A3、次中壓匯氣管G-02連通氣瓶B3、中壓匯氣管G-03連通氣瓶C3、高壓匯氣管G-04連通氣瓶D3，氣瓶D3為所放棄氣瓶D2所在瓶組第三個(gè)獨(dú)立氣瓶；加氣機(jī)按照由低壓至高壓的順序依次開(kāi)啟氣瓶A3、B3 、C3 、D3向受氣車(chē)供氣，直至氣瓶A3氣壓≤6MPa或氣瓶D3氣壓≤20MPa；
K．完成本單車(chē)的卸氣，返回加氣總站充氣或連接下一輛單車(chē)。
綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果顯著：1）氣瓶安裝根部氣動(dòng)閥，可以通過(guò)控制箱和加氣站上的工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，代替手動(dòng)開(kāi)閉閥門(mén)；2）現(xiàn)有技術(shù)中，一個(gè)單車(chē)給300輛出租車(chē)加氣需要10小時(shí)，采用本實(shí)用新型互通式可控管路系統(tǒng)及控制方法為受氣車(chē)供氣，僅僅需要不超過(guò)6個(gè)小時(shí)的時(shí)間，加氣速度大大提高，縮短了整車(chē)的卸氣時(shí)間。3）現(xiàn)有技術(shù)是一組（三只氣瓶）壓力達(dá)到6MPa時(shí)，就需要把一根軟管切換至另外一輛拖車(chē)上，現(xiàn)在是9只氣瓶壓力達(dá)到6MPa時(shí)，才需要切換至另外一輛拖車(chē)上，因此縮短站上同時(shí)停放兩輛拖車(chē)的時(shí)間，為拖車(chē)去母站加氣爭(zhēng)取了更多時(shí)間。
出租車(chē)儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)剩余壓力降低至接近1MPa時(shí)必須加氣。一輛23.98m3（加氣站標(biāo)準(zhǔn)要求不能超過(guò)24m3）的長(zhǎng)管拖車(chē)，大約可以把300輛出租車(chē)充至20MPa，假設(shè)出租車(chē)瓶組為70升，余壓1MPa。
長(zhǎng)管拖車(chē)瓶組往出租車(chē)加氣達(dá)到以下兩種任一種情況時(shí)，不能再繼續(xù)加氣，一是長(zhǎng)管拖車(chē)低壓瓶組（低于6-7MPa）與出租車(chē)瓶組壓差小，加氣流量小于設(shè)定值，繼續(xù)加氣速度非常慢；二是長(zhǎng)管拖車(chē)高壓瓶組壓力低于20MPa，此時(shí)不能實(shí)現(xiàn)給出租車(chē)加氣至20MPa。出現(xiàn)以上任一種情況，長(zhǎng)管拖車(chē)低壓瓶組不能再使用，需要開(kāi)啟高壓氣瓶或切換至高壓瓶組。
本實(shí)用新型使用四線智能加氣機(jī)，長(zhǎng)管拖車(chē)氣瓶平均分配成四組最合理，以我公司12管長(zhǎng)管拖車(chē)為例，氣瓶平均分成四組，每組三只氣瓶。
拖車(chē)去母站充氣：（1）將加氣柱加氣軟管連接于匯氣管G-01～04任意一個(gè)快裝公頭之上，同時(shí)打開(kāi)該管道上的截止閥V2-05～08以及旁通閥V2-09～11；（2）接通站內(nèi)儀表風(fēng)、電源，打開(kāi)儀表風(fēng)球閥，按壓加氣啟動(dòng)按鈕，拖車(chē)上的氣動(dòng)閥全部打開(kāi)；（3）啟動(dòng)母站加氣柱進(jìn)行加氣；（4）拖車(chē)充滿時(shí)按壓加氣停止按鈕，關(guān)閉全部氣動(dòng)閥；（5）關(guān)閉旁通閥及充裝頭對(duì)應(yīng)的截止閥，排空快裝接頭CNG，拆下加氣軟管，關(guān)閉儀表風(fēng)球閥，排空儀表風(fēng)，斷開(kāi)儀表風(fēng)管路及電源，完成拖車(chē)的充裝。
拖車(chē)子站卸氣：（1）接通站內(nèi)儀表風(fēng)管路、電源、通信電纜；（2）將站內(nèi)高壓軟管分別連接于匯氣管G-01～04快裝頭之上，打開(kāi)截止閥V2-05～08，關(guān)閉旁通閥V2-09～11；（3）按壓卸氣啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)啟4組中各組第一個(gè)氣動(dòng)閥；（4）當(dāng)單瓶壓力降至7Mpa時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉該啟動(dòng)閥，打開(kāi)該組下一個(gè)氣動(dòng)閥，當(dāng)其中一組卸氣完成時(shí)，拆下軟管安裝于另外一輛拖車(chē)之上；（5）該拖車(chē)4條軟管全部拆下時(shí)，斷開(kāi)電源、儀表風(fēng)、通訊電纜，前去母站充氣。
當(dāng)拖車(chē)在子站卸氣時(shí)，集裝箱后操作倉(cāng)的控制箱與加氣站工控機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
集裝箱為全封閉的40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，上部用鋁合金板封頂，底板及兩側(cè)加裝鋼質(zhì)防火隔離板，有效解決了纏繞層的太陽(yáng)輻射、外部沖擊、火燒等問(wèn)題；集裝箱將氣瓶分組，每組氣瓶用管路連接匯總后加裝球閥及快裝接頭和壓力表、溫度計(jì)，形成幾個(gè)裝卸口，每個(gè)裝卸口上設(shè)置排空閥，每一組都能獨(dú)立進(jìn)出氣，同時(shí)幾組管路之間用多個(gè)球閥相連，使得每一個(gè)裝卸口可以同時(shí)對(duì)所有氣瓶同時(shí)充卸氣；集裝箱后倉(cāng)設(shè)置排污管路；集裝箱前后倉(cāng)均設(shè)置安全排放管路，每一只氣瓶上裝有爆破片與易熔合金組合的安全泄放裝置，排氣支管都與排氣主管密封連接，而且排氣主管串通于箱體的底部和頂部，解決了安全排放的問(wèn)題；集裝箱底面四角與拖車(chē)走行裝置牢固連接；集裝箱進(jìn)出氣管路與輸氣管路之間通過(guò)快裝接頭相連接；加氣機(jī)為壓力自識(shí)別加氣機(jī)，包括壓力變送器、切斷閥、壓力自識(shí)別系統(tǒng)及電腦測(cè)控系統(tǒng)，其與各組纏繞瓶相連接的管路上分別設(shè)置切斷閥、安全閥和管路放散閥等；管路系統(tǒng)包括高壓軟管和輸氣管路，高壓軟管的一端與纏繞瓶管束式集裝箱進(jìn)出氣口相連接，另一端與輸氣管路相連接。